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采用注射成形工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀增壓渦輪的近終成形，并滿足高性能和低成本的要求。根據(jù)注射成形渦輪對(duì)零件壁厚的要求，選擇 ø52mm 渦輪作為研制對(duì)象，并完成了中空蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可靠性校驗(yàn)，中空孔徑確定為 ø5mm，孔深 25mm，如圖 1 所示。對(duì)比分析實(shí)芯渦輪和中空渦輪的離心應(yīng)力分布可知，采用中空結(jié)構(gòu)的渦輪，其應(yīng)力分布較原始渦輪應(yīng)力分布一致，但渦輪離心應(yīng)力有所增大，中空結(jié)構(gòu)渦輪的最大離心應(yīng)力為 626MPa，較原始渦輪增加了 20.4%。渦輪采用中空設(shè)計(jì)后，自振頻率變化很小，頻率平均變小 0.167%，可近似認(rèn)為沒有變化。中空結(jié)構(gòu)增壓渦輪不僅達(dá)到了減輕重量的目的，而且大幅度減小了燒結(jié)變形。設(shè)計(jì)了側(cè)向抽芯模具結(jié)構(gòu)（如圖 2 所示），實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜形狀增壓渦輪的近終成形。采用數(shù)值模擬方法對(duì)注射成形充模過程進(jìn)行了模擬，得出了喂料的充模過程（如圖 3 所示），并闡明了渦輪在注射成形過程中產(chǎn)生的缺陷與機(jī)理。優(yōu)化了注射成形工藝參數(shù)，得出最佳的注射成形工藝參數(shù)為：注射溫度為 160℃，注射壓力為 60MPa，模溫為 80℃，最終制備出了無(wú)缺陷的注射成形坯。以平均粒度 15μm 的惰性氣體霧化的 K418 鎳基高溫合金為原料，選用 67%裝載量，將粉末與粘結(jié)劑（60%石蠟+15%高密度聚乙烯+15%聚丙烯+10%硬脂酸）于 140℃在 開放式混煉機(jī)中混煉 30min，制備出適合鎳基高溫合金粉末注射成形的高效粘結(jié)劑，制備出了流變性能良好的注射喂料。分析了脫脂方法、脫脂制度和脫脂溫度對(duì)致密度和最終高溫合金性能的影響，掌握了碳、氧含量的精確控制技術(shù)。通過燒結(jié)+熱等靜壓工藝獲得高致密度的粉末高溫合金，具有晶粒細(xì)小、顯微組織均勻、綜合力學(xué)性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。MIM418 合金 1230℃真空燒結(jié)相對(duì)密度為 97%，熱等靜壓后的樣品接近全致密。

鎂合金的腐蝕與防護(hù)是鎂合金應(yīng)用中的全球性瓶頸問題，如何解決鎂合金的腐蝕問題是決定鎂合金應(yīng)用前景的關(guān)鍵問題之一。上海交通大學(xué)輕合金精密成型國(guó)家工程研究中心是我國(guó)鎂合金材料和鎂合金制品的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范基地，在致力于鎂合金腐蝕與防護(hù)機(jī)理和方法近14年的系統(tǒng)、深入研究基礎(chǔ)上，開發(fā)出了一系列功能獨(dú)特、裝飾性好的鎂合金表面處理技術(shù)及其生產(chǎn)工藝。其中，技術(shù)成熟、性能優(yōu)異、應(yīng)用效果和反應(yīng)良好的“鎂合金耐磨、耐蝕高性能協(xié)合涂層技術(shù)”最為突出，已在我國(guó)的航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車、紡織等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。 “協(xié)合涂層”不是傳統(tǒng)意義的涂層，而是采用特殊工藝將低摩擦系數(shù)的聚合物或者固體潤(rùn)滑劑引入微弧氧化膜或者硬質(zhì)鍍層之中，從而結(jié)合了原始膜層和引入物兩者的優(yōu)點(diǎn)。該種涂層與基體金屬的表層形成一個(gè)整體，而非僅一層表面覆蓋層，故其性能優(yōu)于原來(lái)的基體金屬和單一的涂層組分性能。本項(xiàng)目對(duì)鎂合金微弧氧化處理的“火花”大小和密度可進(jìn)行調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化層微孔直徑、分布密度和膜層厚度的調(diào)控。協(xié)合涂層具有硬度高、強(qiáng)韌性好、耐磨耐蝕的優(yōu)點(diǎn)。 該項(xiàng)目擁有鎂合金超聲濕噴丸方法、鎂合金陽(yáng)極氧化用離子交換膜電解槽及其氧化方法兩項(xiàng) 授權(quán)發(fā)明專利，可廣泛應(yīng)用于航空、航天、衛(wèi)星、雷達(dá)、通訊、汽車、紡織等領(lǐng)域，具有很大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益潛力。

成果描述：氫能做為一種新型能源，以其清潔、高效、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。貯氫合金是發(fā)展歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟的儲(chǔ)氫介質(zhì)，在體積儲(chǔ)氫密度、工作溫度、工作壓力、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和安全性等方面都具有優(yōu)勢(shì)。 常用的AB5、AB2及AB型儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫量一般都不超過2wt%，限制了其工程應(yīng)用。釩鈦基儲(chǔ)氫合金具有超過3.8wt%的理論貯氫量，常溫附近放氫量可接近3.0wt%，熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能良好，有望在燃料電池驅(qū)動(dòng)的器件上得到廣泛應(yīng)用。 在863和各級(jí)省市政府支持下，已經(jīng)形成如下技術(shù)成果： 1.形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的V-Ti-Cr-Fe四元合金體系，其釩含量可在20-60wt%變化； 2.這類合金多數(shù)可用價(jià)廉的FeV80中間合金制備，相對(duì)于用純金屬釩制備，合金材料成本下降到10%左右，解決了這類合金應(yīng)用的成本制約因素； 3.這類合金無(wú)需活化處理，可直接在室溫下吸放氫，298K下6分鐘內(nèi)合金吸氫量普遍超過3.6wt%； 4.截止壓為0.01MPa時(shí)，部分合金298K放氫量超過2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過3.0wt%，是目前已見報(bào)道的含F(xiàn)e的低成本釩鈦基儲(chǔ)氫合金中0.01MPa截止壓下放氫量最高的。市場(chǎng)前景分析：近年來(lái)，用質(zhì)子交換膜燃料電池驅(qū)動(dòng)的便攜電源、不間斷電源、燃料電池自行車、三輪代步車等在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上悄然興起，氫燃料電池汽車、潛艇等技術(shù)也逐漸成熟并形成市場(chǎng)，釩鈦基貯氫合金可以作為氫源為質(zhì)子交換膜電池提供氫氣。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：低成本釩鈦基貯氫合金項(xiàng)目已與加拿大和國(guó)內(nèi)2家企業(yè)等企業(yè)開展合作，其中擬與加拿大開展合作建立低成本釩鈦基貯氫合金生產(chǎn)線。國(guó)內(nèi)正共同開發(fā)制氫-貯氫-燃料電池-燃料電池汽車示范工程，釩鈦基貯氫合金系統(tǒng)將作為其中重要的一環(huán)。

合金性能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍新型系列民用高溫性能特點(diǎn)及用途 典型合金種類 性能及用途等   抗氧化 能在高達(dá)1200~1310℃下長(zhǎng)期使用，最高使用溫度可達(dá)1360℃。可廣泛用于各種熱電偶保護(hù)管、石油化工的高溫燃?xì)夤艿馈⑷紵b置、各種高溫爐、高溫輻射管、電子組件、化工設(shè)備、蒸汽發(fā)生器管道及高溫部件等。  高溫高強(qiáng)度 具有極高的高溫強(qiáng)度和耐磨性能，能在高達(dá)900~1280℃高溫下長(zhǎng)期使用。如各種熱風(fēng)爐、發(fā)電廠硫化床、高溫模具、陶瓷燒結(jié)爐燃燒噴嘴等。  抗硫化 適合于一些高溫高硫氣氛中使用，如石油、煤培燒廠熱交換器、煤處理轉(zhuǎn)換處理設(shè)備、氣體燃燒爐、燃燒氣體交換器等。 抗碳化 適合于氣體滲碳爐構(gòu)件，碳再生及活化裝備、乙烯裂解裝置的熱解管、煤氣化及燃燒廠的熱交換器等。

本成果源自于教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目。鑄造Al-Si合金是兩大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用在航空航天工業(yè)，軍事工業(yè)，汽車工業(yè)，電力工業(yè)，機(jī)械工業(yè)中。本項(xiàng)目的合金體系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，屬近共晶類合金。

與某車輛廠合作，在江蘇省十五重大攻關(guān)項(xiàng)目“模塊化鋁合金地鐵車體開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”（No.BE2004016）資助下，以新型高速地鐵列車為研究對(duì)象，對(duì)模塊化鋁合金地鐵車體開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入廣泛的研究。主要研究成果： 模塊化鋁合金車體零、部件和總成的CAE建模、模型修正，各種載荷下的強(qiáng)度、剛度、疲勞、模態(tài)分析。以提高車體的綜合動(dòng)態(tài)性能為目標(biāo)的整車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道車輛，提高我國(guó)地鐵車輛設(shè)計(jì)水平奠定了理論基礎(chǔ)。 采用數(shù)值模擬方法，在虛擬環(huán)境下進(jìn)行車輛的碰撞性能仿真分析，獲得了較可靠的軌道車輛耐碰撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而有效地保護(hù)乘客在撞擊事故中的生命安全。 司機(jī)室頭部流線型概念設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化及外觀美化設(shè)計(jì)，不僅運(yùn)行阻力小, 節(jié)約能源，而且美觀流暢，反映時(shí)代特征和城市風(fēng)貌。 建立鋁合金車體零、部件和總成結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)CAD/CAE信息集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)及車體快速開發(fā)平臺(tái),以支持新車體的開發(fā)。

鎂鋰合金及其復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的減震性能和電磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、單兵裝備、3C產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 本項(xiàng)目研制了鎂鋰基合金及其復(fù)合材料的設(shè)計(jì)技術(shù)、熔煉技術(shù)、成型工藝和表面處理技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了具有超輕（密度約為1.5g/cm3）、高強(qiáng)（抗拉強(qiáng)度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高穩(wěn)定性的稀土金屬間化合物增強(qiáng)Mg-Li基復(fù)合材料，建立了鎂鋰合金及其復(fù)合材料全鏈條中試制備平臺(tái)，部分產(chǎn)品樣品已經(jīng)在航空航天、單兵裝備等領(lǐng)域獲得試用。

化石能源的枯竭和環(huán)境污染問題是推動(dòng)全球新能源開發(fā)熱潮的兩大因素。氫能做為一種新型能源，以其清潔、高效、來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。貯氫合金是發(fā)展歷史最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟的儲(chǔ)氫介質(zhì)，在體積儲(chǔ)氫密度、工作溫度、工作壓力、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和安全性等方面都具有優(yōu)勢(shì)。 常用的AB5、AB2及AB型儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫量一般都不超過2wt%，限制了其工程應(yīng)用。釩鈦基儲(chǔ)氫合金具有超過3.8wt%的理論貯氫量，常溫附近放氫量可接近3.0wt%，熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)性能良好，有望在燃料電池驅(qū)動(dòng)的器件上得到廣泛應(yīng)用。 在863和各級(jí)省市政府支持下，已經(jīng)形成如下技術(shù)成果： 1.形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的V-Ti-Cr-Fe四元合金體系，其釩含量可在20-60wt%變化； 2.這類合金多數(shù)可用價(jià)廉的FeV80中間合金制備，相對(duì)于用純金屬釩制備，合金材料成本下降到10%左右，解決了這類合金應(yīng)用的成本制約因素； 3.這類合金無(wú)需活化處理，可直接在室溫下吸放氫，298K下6分鐘內(nèi)合金吸氫量普遍超過3.6wt%； 截止壓為0.01MPa時(shí)，部分合金298K放氫量超過2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過3.0wt%，是目前已見報(bào)道的含F(xiàn)e的低成本釩鈦基儲(chǔ)氫合金中0.01MPa截止壓下放氫量最高的。 主要技術(shù)指標(biāo)：1.298K下吸氫量大于3.6wt%。 2.截止壓力為0.01MPa時(shí)，298K下放氫量大于2wt%；部分合金的放氫量大于2.5wt%，278K吸氫后333K放氫量超過3.0wt%。 應(yīng)用范圍：近年來(lái)，用質(zhì)子交換膜燃料電池驅(qū)動(dòng)的便攜電源、不間斷電源、燃料電池自行車、三輪代步車等在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上悄然興起，氫燃料電池汽車、潛艇等技術(shù)也逐漸成熟并形成市場(chǎng)，釩鈦基貯氫合金可以作為氫源為質(zhì)子交換膜電池提供氫氣。

"耐熱高性能鋁合金是國(guó)防工業(yè)和高端制造業(yè)輕量化、綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵材料之一。傳統(tǒng)鋁合金強(qiáng)度隨溫度升高急劇降低，350℃抗拉強(qiáng)度僅為室溫的25%左右，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代汽車交通、海洋船舶動(dòng)力裝備、重型裝甲武器、先進(jìn)空天飛行器等越來(lái)越苛刻服役環(huán)境對(duì)鋁合金耐熱性能的迫切需求。合金體系不完善、耐熱相與基體不匹配、耐熱相構(gòu)型不可控是制約鋁合金耐熱性提升的關(guān)鍵共性難題。 本項(xiàng)目獲得2016年度山東省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，從源頭上著手，以熔體結(jié)構(gòu)調(diào)控為突破口，發(fā)明納米晶種材料及其應(yīng)用技術(shù)，調(diào)控基體與耐熱相空間構(gòu)型，提出鋁合金高溫強(qiáng)化新思路。磷、碳、氮與鋁熱力學(xué)上可形成高熔點(diǎn)晶種型化合物，但這三種元素在鋁熔體中溶解度極低，化合物在鋁熔體中結(jié)構(gòu)易演變，這加劇了高數(shù)量密度、熱穩(wěn)定納米晶種原位合成的難度。在國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目支持下，歷時(shí)十八年系統(tǒng)研究，形成以下技術(shù)發(fā)明： ◆ 耐高溫鋁合金復(fù)合材料（SD-HRSAl-1）：該材料制造的攪拌器在800℃溫度以下的鋁熔體中長(zhǎng)時(shí)間服役不發(fā)生蠕變。表明該材料不僅耐高溫，而且可耐鋁熔體侵蝕。 ◆ 耐熱高強(qiáng)鋁合金材料（SD-HRSAl-2）：該材料具有顯著突出的高溫強(qiáng)度，350℃抗

北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究開發(fā)的高性能W-Cu、Mo-Cu合金是一類采用新工藝制備的金屬功能材料。自1996年以來(lái)，本項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)防預(yù)研基金等大力支持與資助，歷時(shí)6年完成。采用先進(jìn)的活化工藝對(duì)原材料粉末進(jìn)行處理，再采用特殊的固結(jié)手段，制備出的W-Cu、Mo-Cu合金性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。它兼有鎢（或鉬）與銅的綜合性能，例如高的導(dǎo)熱性、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的抗震性、抗燒蝕、抗高溫氣體腐蝕性、以及可調(diào)節(jié)的熱膨脹系數(shù)等。W-Cu合金的密度為16.36g/cm3，熱膨脹系數(shù)為7.2×10-6/℃，熱導(dǎo)率為182Wm-1K-1，彈性模量為274.6GPa，全部達(dá)到或超過了進(jìn)口件的性能，已用于我國(guó)國(guó)防和電子和民用工業(yè)部門。 由于W-Cu、Mo-Cu合金具有其它材料所不具備的優(yōu)異性能，因此可以在眾多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。例如在電子通訊領(lǐng)域可以用于散熱與熱沉材料、電子封裝材料，在工業(yè)電氣領(lǐng)域可以用于真空觸頭，在航空航天領(lǐng)域可用于尾部噴管喉襯、燃?xì)舛妫诘刭|(zhì)勘探與石油領(lǐng)域可用于巖石破碎彈的藥型罩等。